[发明专利]类钻碳膜活塞环

说明书

技术领域

本发明涉及发动机用的活塞环，更具体的说是一种耐磨损、低摩擦因素类钻碳膜活塞环。

背景技术

目前发动机内的活塞通常是以二道至三道的摩擦组件，如气环、油环，通常称活塞环。其中的气环是呈条状的环形体设计，并安装在活塞上，与汽缸之间形成密合状态，油环在汽缸里除了起到密封外，主要是起布油后刮油的作用，不至于机油上溢到燃烧室中，由于汽缸壁的油膜是为油环所供应，而引擎在工作中，油环是负责对汽缸壁多余的机油给刮除，而传统的活塞环在整体强度及弹性效果存一定的不足，使得密封不严、损耗的机率相对较高，使用寿命缩短，而当油环因强度不足、弹性效果不佳、表层面未作特殊处理，而在有摩损的现象产生时，造成机油的消耗量大，也是引擎开始烧机油的时候，当活塞气密性不佳，相对导致燃烧效率变低，甚至出现引擎运作不稳、启动困难的情况，影响引擎动力的有效输出。

由于活塞环与气缸一直是在相对高速的运动中，为了减少活塞环的磨损，现在有结构在活塞环的表层面附着一类钻碳膜层，以提高活塞环表面的硬度，利用该类钻碳膜层对活塞环的保护，防止活塞环过早磨损，以提升活塞环的使用寿命。但即便如此，其活塞环的耐磨性、弹性、使用寿命以及类钻碳膜层与活塞环基材的结合强度等还是不尽人意。

发明内容

本发明的目的是提供一种比现有活塞环耐磨性和弹性以及类钻碳膜层与活塞环基材的结合强度更优良的类钻碳膜活塞环。

为了达到上述要求本发明的技术方案是：在该活塞环的基材外层依序结合以多层式的中间层，在中间层的外周边再覆盖一类钻碳薄膜，其特征是所述的中间层是包含以在活塞环的基材外层依序结合有氮化铬层、碳化钛层。

所述的基材外层与氮化铬层之间设有硬铬层。

所述的活塞环是指气环或油环。

根据上述方案设计的类钻碳膜活塞环，该活塞环的芯部至表面硬度梯度渐变增加的过渡结构，使活塞环的表面有较高的硬度，尤其使其有较好的弹性，与基材具有很高的结合力，达到较佳的低摩耗速率、低摩擦因数，且符合环保法规的长寿命类钻碳薄膜活塞环。

附图说明

图1是发明活塞环的立体图；

图2是本发明的中间层由氮化铬层、碳化钛层组成的活塞环，在与汽缸壁接触时的部分截面图；

图3是图2中在A处的局部放大图；

图4是本发明的中间层由硬铬层、氮化铬层、碳化钛层组成的活塞环，在与汽缸壁接触时的部分截面图；

图5是图4中在B处的局部放大图。

图中：1、环体；2、弹簧；3、凹置部；4、缺口；5、凹环槽；6、透孔；7、基材；8、中间层；9、类钻碳薄膜；10、氮化铬层；11、碳化钛层；12、硬铬层。

具体实施方式

下面结合附图和通过实施例对本发明作进一步的描述。

本发明设计的活塞环结构形态是以引擎内活塞环的油环作为实施例如图1所示，它包含一环体1、及一弹簧2所构成，其中的圈状弹簧2是紧贴套设在环体1的凹置部3，在环体1一端形成具有伸张的缺口4，在环体1的外周边是凹入的凹环槽5、而在凹环槽5的底部设有多个周向分布的透孔6。

图2、图3是该活塞环的横截面图，从图中看出，在环体1的基材7外层依序结合以多层式的中间层8，在中间层8的外周边再覆盖一类钻碳薄膜9，所述的中间层8是包含在活塞环的基材7外层依序结合有氮化铬层10、碳化钛层11。也还可以在所述的基材7外层与氮化铬10层之间设有硬铬层12如图4、图5所示。

上述结构使得构成的活塞环表层面获有不同硬度层的硬度梯度渐层结构，亦即硬度是从活塞环外表面到基材7接口呈逐步降低的，以达到较佳的低摩耗速率、低摩擦因数、及与基材1之间具有较高结合力，可有效地防止类钻碳薄膜9的剥落，延长活塞环的使用寿命。

上述实施例只是对油环的硬度梯度渐层结构作了描述，当然，也还包括其它活塞环的硬度梯度具有该渐层结构的也列入该专利的保护范围，如气环、其他结构形式的油环等。